2016


To access this material please log in or register

Register Authorize
2016/№5

Pathomorphological mechanisms for regulation of myocardial fibrosis formation in patients with chronic heart failure with underlying ischemic heart disease

Osipova O. A.1, Nagibina A. I.1, Komisov A. A.1, Petrova G. D.1, Shekhovtsova L. V.1, Vlasenko M. A.2, Vlasenko O. A.3
1 – Federal State Autonomic Educational Institution, “Belgorod National Research University”, Pobedy 85, Belgorod 308015
2 – “Kharkov Medical Academy of Postgraduate Education”, Ministry of Health Care of Ukraine, Korchagintsev 58, Kharkov 61176, Ukraine.
3 – “V.N. Karazin Kharkov National University”, Ploshchad Svobody 4, Kharkov 61077, Ukraine

Keywords: myocardial fibrosis, CHF, myocardial r emodeling, postinfarction cardiosclerosis, cardiac fibroblasts, myofibroblasts, extr acellular matrix, serum markers of collagen turnover

DOI: 10.18087/rhfj.2016.5.2137

This article focuses on morphophysiological and biochemical processes of myocardial remodeling in patients with CHF and IHD. The mechanism for synthesis and regulation of fibrous tissue formation is described in detail.
  1. Cleland JG, Swedberg K, Follath F, Komajda M, Cohen-Solal A, Aguilar JC et al. The Euro Heart Failure survey programme – a survey on the quality of care among patients with heart failure in Europe. Part 1: patient characteristics and diagnosis. Eur Heart J. 2003 Mar;24 (5):442–63.
  2. Мареев В.Ю., Агеев Ф.Т., Арутюнов Г.П., Коротеев А.В., Мареев Ю.В., Овчинников А.Г. и др. Национальные рекомендации ОССН, РКО и РНМОТ по диагностике и лечению ХСН (четвертый пересмотр). Журнал Сердечная Недостаточность. 2013;14 (7):379–472 [Mareev V.Yu., Ageev F.T., Arutyunov G.P., Koroteev A.V., Mareev Yu.V., Ovchinnikov A.G. i dr. Naczional`ny`e rekomendaczii OSSN, RKO i RNMOT po diagnostike i lecheniyu XSN (chetverty`j peresmotr). Zhurnal Serdechnaya Nedostatochnost`. 2013;14 (7):379–472].
  3. Owan TE, Hodge DO, Herges RM, Jacobsen SJ, Roger VL, Redfield MM. Trends in prevalence and outcome of heart failure with preserved ejection fraction. N Engl J Med. 2006 Jul 20;355 (3):251–9.
  4. Преображенский Д.В., Сидоренко Б.А., Шатунова И.М., Александрова А.Ю. Застойная сердечная недостаточность с нормальной систолической функцией левого желудочка. Кардиология. 2001;41 (1):85–91 [Preobrazhenskij D.V., Sidorenko B.A., Shatunova I.M., Aleksandrova A.Yu. Zastojnaya serdechnaya nedostatochnost` s normal`noj sistolicheskoj funkcziej levogo zheludochka. Kardiologiya. 2001;41 (1):85–91].
  5. Baudino TA, Carver W, Giles W, Borg TK. Cardiac fibroblasts: friend or foe? Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2006 Sep;291 (3):H1015–26.
  6. Bowers SL, Banerjee I, Baudino TA. The extracellular matrix: at the center of it al. J Mol Cell Cardiol. 2010 Mar;48 (3):474–82.
  7. Holmes JW, Borg TK, Covell JW. Structure and mechanics of healing myocardial infarcts. Annu Rev Biomed Eng. 2005;7:223–53.
  8. Catalucci D, Latronico MV, Ellingsen O, Condorelli G. Physiological myocardial hypertrophy: how and why? Front Biosci. 2008 Jan 1;13:312–24.
  9. Попандопуло А.Г., Петрова М.В. Бесклеточный экстрацеллюлярный матрикс как основа тканеинженерного трансплантата сердечного клапана. Клітинна та органа трансплантологія. 2013;1 (1):48–51 [Popandopulo A.G., Petrova M.V. Beskletochny`j e`kstraczellyulyarny`j matriks kak osnova tkaneinzhenernogo transplantata serdechnogo klapana. Klіtinna ta organa transplantologіya. 2013;1 (1):48–51].
  10. Атрощенко Е.С., Атрощенко И.Е., Мацкевич С.А. Основные этиопатогенетические аспекты развития кардиомиопатий инфекционного генеза. Медицинские новости. 2004;12:21–6 [Atroshhenko E.S., Atroshhenko I.E., Maczkevich S.A. Osnovny`e e`tiopatogeneticheskie aspekty` razvitiya kardiomiopatij infekczionnogo geneza. Mediczinskie novosti. 2004;12:21–6].
  11. Czaja MJ, Weiner FR , Eghbali M, Giambrone MA, Eghbali M, Zern MA. Differential effects of gamma-interferon on collagen and fibronectin gene expression. J Biol Chem. 1987 Sep 25;262 (27):1348–51.
  12. Brown RD, Ambler SK, Mitchell MD, Long CS. The cardiac fibroblast: therapeutic target in myocardial remodeling and failure. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005;45:657–87.
  13. Tschöpe C, Miteva K, Schultheiss HP, Linthout SV. Mesenchymal stromal cells: a promising cell source for the treatment of inflammatory cardiomyopathy. Curr Pharm Des. 2011 Oct;17 (30):3295–307.
  14. Weber KT. Extracellular matrix remodeling in heart failure: a role for de novo angiotensin II generation. Circulation. 1997 Dec 2;96 (11):4065–82.
  15. Чернова С.И. Содержание провоспалительных цитокинов и антител к коллагену I и III типа у больных хронической сердечной недостаточностью, обусловленной артериальной гипертонией. Терапевт. 2010;6:14–17 [Chernova S.I. Soderzhanie provospalitel`ny`x czitokinov i antitel k kollagenu I i III tipa u bol`ny`x xronicheskoj serdechnoj nedostatochnost`yu, obuslovlennoj arterial`noj gipertoniej. Terapevt. 2010;6:14–17].
  16. Гунин А.Г. Гистология в схемах и таблицах. – М.: «Практическая Медицина», 2011. – 224с [Gunin A.G. Gistologiya v sxemax i tabliczax. – M.: «Prakticheskaya Mediczina», 2011. – 224s].
  17. Митьковская Н.П., Нижникова О.Г., Статкевич Т.В., Патеюк И.В., Балыш Е.М., Пинчук А.Ф. Патогенетические аспекты постинфарктного ремоделирования миокарда. Медицинский журнал. 2013;1:12–8 [Mit`kovskaya N. P., Nizhnikova O.G., Statkevich T.V., Pateyuk I.V., Baly`sh E. M., Pinchuk A.F. Patogeneticheskie aspekty` postinfarktnogo remodelirovaniya miokarda. Mediczinskij zhurnal. 2013;1:12–8].
  18. Драпкина О.М., Емельянов А.В. Предсердный фиброз морфологическая основа фибрилляции предсердий. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2013;9 (4):417–9 [Drapkina O.M., Emel`yanov A.V. Predserdny`j fibroz morfologicheskaya osnova fibrillyaczii predserdij. Raczional`naya farmakoterapiya v kardiologii. 2013;9 (4):417–9].
  19. Драпкина О.М. РААС и фиброз. Гепатокардиальные связи. Русский медицинский журнал. 2011;19 (18):1136–9 [Drapkina O.M. RAAS i fibroz. Gepatokardial`ny`e svyazi. Russkij mediczinskij zhurnal. 2011;19 (18):1136–9].
  20. Шестакова М.В. Роль тканевой ренин-ангиотензин-альдестероновой системы в развитии метаболического синдрома, сахарного диабета и его сосудистых осложнений. Сахарный диабет. 2010;3:14–9 [Shestakova M.V. Rol` tkanevoj renin-angiotenzin-al`desteronovoj sistemy` v razvitii metabolicheskogo sindroma, saxarnogo diabeta i ego sosudisty`x oslozhnenij. Saxarny`j diabet. 2010;3:14–9].
  21. Малев Э.Г., Пшепий А.Р., Васина Л.В., Рева С.В., Тимофеев Е.В., Коршунова А.Л., Земцовский Э.В. Ремоделирование миокарда и диастолическая дисфункция левого желудочка при пролапсе митрального клапана. Российский кардиологический журнал. 2013;2 (100):12–7 [Malev E`.G., Pshepij A.R., Vasina L.V., Reva S.V., Timofeev E.V., Korshunova A.L., Zemczovskij E`.V. Remodelirovanie miokarda i diastolicheskaya disfunkcziya levogo zheludochka pri prolapse mitral`nogo klapana. Rossijskij kardiologicheskij zhurnal. 2013;2 (100):12–7].
  22. Карабаева А.Ж., Есаян А.М., Каюков И.Г. Кардиоваскулярные эффекты альдостерона. Нефрология. 2008;12 (2):36–8 [Karabaeva A.Zh., Esayan A.M., Kayukov I.G. Kardiovaskulyarny`e e`ffekty` al`dosterona. Nefrologiya. 2008;12 (2):36–8].
  23. Кравчун Н.А. Содержание в сыворотке крови ингибитора активатора плазминогена-1 у больных сахарным диабетом 2 типа. Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. 2006;13 (738):39–42 [Kravchun N.A. Soderzhanie v sy`vorotke krovi ingibitora aktivatora plazminogena-1 u bol`ny`x saxarny`m diabetom 2 tipa. Vestnik Xar`kovskogo naczional`nogo universiteta imeni V.N. Karazina. 2006;13 (738):39–42].
  24. Mann DL. Heart Failure. A Companion to Braunwald's Heart Disease. – Eng.: Saunders/Elsevier, 2010. – 928р [Mann DL. Heart Failure. A Companion to Braunwald's Heart Disease. – Eng.: Saunders/Elsevier, 2010. – 928r].
  25. Агеев Ф.Т., Жубрина Е.С., Гиляревский С.Р., Мареев В.Ю., Хосева Е.Н., Голшмид М.В. и др. Сравнительная эффективность и безопасность длительного применения торасемида и фуросемида у больных с компенсированной сердечной недостаточностью. Влияние на маркеры фиброза миокарда. Журнал Сердечная Недостаточность. 2013;14 (2):55–62 [Ageev F.T., Zhubrina E.S., Gilyarevskij S.R., Mareev V.Yu., Xoseva E.N., Golshmid M.V. i dr. Sravnitel`naya e`ffektivnost` i bezopasnost` dlitel`nogo primeneniya torasemida i furosemida u bol`ny`x s kompensirovannoj serdechnoj nedostatochnost`yu. Vliyanie na markery` fibroza miokarda. Zhurnal Serdechnaya Nedostatochnost`. 2013;14 (2):55–62].
  26. Осипова О.А. Диссинхрония сердца при хронической сердечной недостаточности и хирургические методы ее лечения. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2011;16 (22):146–153 [Osipova O.A. Dissinxroniya serdcza pri xronicheskoj serdechnoj nedostatochnosti i xirurgicheskie metody` ee lecheniya. Nauchny`e vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mediczina. Farmacziya. 2011;16 (22):146–153].
  27. Hsu CP, Huang CY, Wang JS, Sun PC, Shih CC. Extracellular matrix remodeling attenuated after experimental postinfarct left ventricular aneurysm repair. Ann Thorac Surg. 2008 Oct;86 (4):1243–9.
  28. de Boer RA, Yu L, van Veldhuisen DJ. Galectin-3 in cardiac remodeling and heart failure. Curr Heart Fail Rep. 2010 Mar;7 (1):1–8.
  29. Березин И.И. Патогенетическое и прогностическое значение галектина-3 при хронической сердечной недостаточности ишемической этиологии. Автореф. дис.... канд. мед. наук. – Самара, 2013. – 28с [Berezin I.I. Patogeneticheskoe i prognosticheskoe znachenie galektina-3 pri xronicheskoj serdechnoj nedostatochnosti ishemicheskoj e`tiologii. Avtoref. dis.... kand. med. nauk. – Samara, 2013. – 28s].
  30. Mountain DJ, Singh M, Menon B, Singh K. Interleukin-1beta increases expression and activity of matrix metalloproteinase-2 in cardiac microvascular endothelial cells: role of PKCalpha/beta1 and MAPKs. Am J Physiol Cell Physiol. 2007 Feb;292 (2):C867–75.
  31. Siwik DA, Chang DL, Colucci WS. Interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha decrease collagen synthesis and increase matrix metalloproteinase activity in cardiac fibroblasts in vitro. Circ Res. 2000 Jun 23;86 (12):1259–65.
  32. Webb CS, Bonnema DD, Ahmed SH, Leonardi AH, McClure CD, Clark LL et al. Specific temporal profile of matrix metalloproteinase release occurs in patients after myocardial infarction: relation to left ventricular remodeling. Circulation. 2006 Sep 5;114 (10):1020–7.
  33. Говорин А.В., Рацина Е.В., Соколова Н.А., Фетисова Н.В. Показатели матриксной металлопротеиназы-9 и тканевого ингибитора металлопротеиназ-1 при остром трансмуральном инфаркте миокарда, осложненном аневризмой. Российский кардиологический журнал. 2014; (7):87–90 [Govorin A.V., Raczina E.V., Sokolova N.A., Fetisova N.V. Pokazateli matriksnoj metalloproteinazy`–9 i tkanevogo ingibitora metalloproteinaz-1 pri ostrom transmural`nom infarkte miokarda, oslozhnennom anevrizmoj. Rossijskij kardiologicheskij zhurnal. 2014; (7):87–90].
  34. Gai H, Harrison DG. Endothelial dysfunction in cardiovascular diseases: the role of oxidant stress. Circ Res. 2000 Nov 10;87 (10):840–4.
  35. Ferdinandy P, Schulz R . Nitric oxide, superoxide, and peroxynitrite in myocardial ischaemia-reperfusion injury and preconditioning. Br J Pharmacol. 2003 Feb;138 (4):532–43.
  36. Dobaczewski M, de Haan JJ, Frangogiannis NG. The extracellular matrix modulates fibroblast phenotype and function in the infarcted myocardium. J Cardiovasc Transl Res. 2012 Dec;5 (6):837–47.
  37. Hoehn M, Zhang Y, Xu J, Gergs U, Boknik P, Werdan K et al. Overexpression of protein phosphatase 2A in a murine model of chronic myocardial infarction leads to increased adverse remodeling but restores the regulation of β-catenin by glycogen synthase kinase 3β. Int J Cardiol. 2015 Mar 15;183:39–46.
  38. Осипова О.А., Плаксина К.Г., Комисов А.А., Годлевская О.А. Патогенетические механизмы участия межклеточного матрикса миокарда в ремоделировании сердца у больных хронической сердечной недостаточностью. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2015;32 (22):18–25 [Osipova O.A., Plaksina K.G., Komisov A.A., Godlevskaya O.A. Patogeneticheskie mexanizmy` uchastiya mezhkletochnogo matriksa miokarda v remodelirovanii serdcza u bol`ny`x xronicheskoj serdechnoj nedostatochnost`yu. Nauchny`e vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Mediczina. Farmacziya. 2015;32 (22):18–25].
  39. MacFadyen RJ, Barr CS, Struthers AD. Aldosterone blockade reduces vascular collagen turnover, improves heart rate variability and reduces early morning rise in heart rate in heart failure patients. Cardiovasc Res. 1997 Jul;35 (1):30–4.
  40. Delcayre C, Swynghedauw B. Molecular mechanisms of myocardial remodelling. The role of aldosterone. J Mol Cell Cardiol. 2002 Dec;34 (12):1577–84.
  41. Покровский М.В., Артюшкова Е.Б., Покровская Т.Г. Способы экспериментального моделирования эндотелиальной дисфункции. Аллергология и иммунология. 2008;9 (3):327 [Pokrovskij M.V., Artyushkova E.B., Pokrovskaya T.G. Sposoby` e`ksperimental`nogo modelirovaniya e`ndotelial`noj disfunkczii. Allergologiya i immunologiya. 2008;9 (3):327].
  42. Прибылова Н.Н., Осипова О.А. Нейрогуморальные механизмы хронической сердечной недостаточности у больных постинфарктным кардиосклерозом. Журнал сердечная недостаточность. 2009;10 (4):196–198 [Priby`lova N. N., Osipova O.A. Nejrogumoral`ny`e mexanizmy` xronicheskoj serdechnoj nedostatochnosti u bol`ny`x postinfarktny`m kardiosklerozom. Zhurnal serdechnaya nedostatochnost`. 2009;10 (4):196–198].
  43. Hirota H, Chen J, Betz UA, Rajewsky K, Gu Y, Ross JJr et al. Loss of a gp130 cardiac muscle cell survival pathway is a critical event in the onset of heart failure during biomechanical stress. Cell. 1999 Apr 16;97 (2):189–98.
  44. Li YY, Feng YQ, Kadokami T, McTiernan CF, Draviam R , Watkins SC, Feldman AM. Myocardial extracellular matrix remodeling in transgenic mice overexpressing tumor necrosis factor alpha can be modulated by anti-tumor necrosis factor alpha therapy. Proc Natl Acad Sci USA. 2000 Nov 7;97 (23):12746–51.
  45. Chen MM, Lam A, Abraham JA, Schreiner GF, Joly AH. CTGF expression is induced by TGF- beta in cardiac fibroblasts and cardiac myocytes: a potential role in heart fibrosis. J Mol Cell Cardiol. 2000 Oct;32 (10):1805–19.
  46. Hansson GK, Robertson AK. TGF-B in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2004 Jun;24 (6):E137–8.
  47. Calvier L, Miana M, Reboul P, Cachofeiro V, Martinez-Martinez E, de Boer RA et al. Galectin-3 mediates aldosterone-induced vascular fibrosis. Atheroscler Thromb Vasc Biol. 2013 Jan;33 (1):67–75.
  48. Hartog JW, Voors AA, Bakker SJ, Smit AJ, van Veldhuisen DJ. Advanced glycation endproducts (AGEs) and heart failure: pathophysiology and clinical implications. Eur J Heart Fail. 2007 Dec;9 (12):1146–55.
  49. Nachtigal M, Al-Assaad Z, Mayer EP, Kim K, Monsigny M. Galectin-3 expression in human atherosclerotic lesions. Am J Pathol. 1998 May;152 (5):1199–208.
  50. Lin YH, Lin LY, Wu YW, Chien KL, Lee CM, Hsu RB et al. The relationship between serum galectin-3 and serum markers of cardiac extracellular matrix turnover in heart failure patients. Clin Chim Acta. 2009 Nov;409 (1-2):96–9.
  51. Lin YH, Ho YL, Wang TD, Liu CP, Kao HL, Chao CL et al. The relation of amino-terminal propeptide of type III procollagen and severity of coronary artery disease in patients without myocardial infarction or hibernation. Clin Biochem. 2006 Sep;39 (9):861–6.
  52. Прибылова Н.Н., Осипова О.А., Власенко М.А., Власенко О.А., Годлевская О.М. Влияние реваскуляризации миокарда левого желудочка на структурно-функциональную способность сердца и диссинхронизацию миокарда при хронической сердечной недостаточности. Журнал Сердечная Недостаточность. 2011;12 (3):154–9 [Priby`lova N. N., Osipova O.A., Vlasenko M.A., Vlasenko O.A., Godlevskaya O.M. Vliyanie revaskulyarizaczii miokarda levogo zheludochka na strukturno-funkczional`nuyu sposobnost` serdcza i dissinxronizacziyu miokarda pri xronicheskoj serdechnoj nedostatochnosti. Zhurnal Serdechnaya Nedostatochnost`. 2011;12 (3):154–9].
Osipova O.A., Nagibina A.I., Komisov A.A., Petrova G.D., Shekhovtsova L.V., Vasenko M.A. et al. Pathomorphological mechanisms for regulation of myocardial fibrosis formation in patients with chronic heart failure with underlying ischemic heart disease. Russian Heart Failure Journal. 2016;17 (5):357–364

To access this material please log in or register

Register Authorize
Ru En